一种简洁高效的辅助谐振极逆变器

针对辅助谐振极逆变器存在的辅助换流回路结构复杂,逆变器总体效率不高的问题,提出一种简洁高效的辅助谐振极逆变器,所提逆变器的主开关管和辅助开关管公用一套谐振元件完成软开关动作,简化辅助换流回路的结构,降低主开关管的电流应力,减小辅助换流回路中无功能量转化造成的损耗和主开关管的导通损耗,使逆变器达到了简洁高效的目的。根据不同工作模式下的等效电路图,分析逆变器的工作原理,提供该逆变器的软开关实现条件以及最佳参数设计方法。最后,使用IGBT作为开关器件制作一台10kW/16kHz实验样机,实验结果验证所提逆变器具有简洁高效的特点。

辅助谐振变换极逆变器的中点电压稳定控制策略

辅助谐振变换极逆变器(ARCP)在高频大功率领域具有高效率和低损耗的优势。然而实际应用中,中点电压偏移问题会使ARCP软开关失败率增加。文中针对ARCP母线分压电容中点电压偏移以及中点电压偏移导致的主开关管零电压开通失败的问题,提出了一种中点电压自抗扰控制策略。分析了母线电容等效串联电阻(ESR)对中点电压和交流侧电压的影响,建立了可变时序控制模式下包含母线电容ESR的中点电压模型。在此基础上设计了中点电压自抗扰控制器,利用辅助管控制过充电调节时间,实现了三相辅助支路谐振电感电流平衡,达到了中点电压稳定、主开关管零电压开通和提高逆变器效率的目标。与PI控制模式下97.0%的逆变器效率相比,自抗扰控制模式在最大功率下可达97.5%的逆变器效率。该控制策略无需改变电路结构,易于实现。仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性。

辅助谐振变换极软开关逆变器分段定时间控制方法

辅助谐振变换极(auxiliary resonant commutatedpole,ARCP)是一种重要的软开关逆变器拓扑,其辅助开关的控制方法会影响到逆变器的效率及可靠性。传统定时间控制方法虽然简单易实现,但该控制方法下,逆变器的轻载效率表现不够理想。通过对定时间控制下ARCP逆变器的电流应力及损耗分布进行详细地分析,找出提高逆变器效率的关键途径,并提出一种新的分段定时间控制方法。该控制方法在不增加控制和电路复杂度的前提下,改善了ARCP逆变器的效率。最后在一台2kW/20kHz实验样机上验证了分析结果。

基于变压器辅助换流的新型ZVS-ZCS逆变器

辅助谐振换流逆变器拓扑结构中存在着诸如由辅助换流回路损耗引起的转换效率低、由负荷电流变化引起的变辅助换流周期和稳定性差等问题,为此提出了一种基于变压器辅助换流的新型ZVS-ZCS逆变器。该新型逆变器通过引入(1-k)Vdc参与谐振、固定换流时间控制策略和辅助换流开关的保护等措施,大大提高该拓扑结构的运行性能和应用范围。文中在通过分析、仿真和实验的基础上得到了该新型ZVS-ZCS逆变器的可行性方案,并指出了其在DFACTS技术领域的应用场合。

考虑谐振回路损耗的辅助谐振换流极开关损耗分析

为了精确分析辅助谐振换流极(ARCP)软开关技术对变流设备开关损耗的影响,本文在考虑了谐振回路杂散参数的基础上,对ARCP软开关技术换流过程进行详尽的分析,通过数学推导建立了更为准确的ARCP换流方程和开关损耗模型。最后通过实验验证了换流方程以及ARCP损耗模型的正确性。研究表明,尽管ARCP软开关技术能够基本消除功率器件的开关损耗,但是谐振回路带来了额外的损耗。因此ARCP软开关技术的理想模型不再适用,必须考虑各部分杂散参数对ARCP的影响,并在设计中尽量减小杂散参数,否则很难达到提高效率的目的。

新型双辅助谐振极逆变器及调制策略

针对双辅助谐振极逆变器所存在的双辅助缓冲回路过于复杂和谐振过程之间相互耦合的缺点,该文提出一种新型双辅助谐振极逆变拓扑及调制策略。在保留双辅助谐振极逆变器辅助开关管实现可靠软关断等诸多优点的基础上,完成双辅助缓冲回路的简化和谐振过程的解耦,降低逆变器的成本和耦合谐振带来的系统震荡,提高逆变器的性能和实用性。开关管关断时的电压变化率和双辅助缓冲回路的电流应力可分别独立设定。双辅助缓冲回路流过的最大电流近似等于峰值负载电流,有效降低了双辅助缓冲回路的电流应力和导通损耗,从而使逆变器在全负载范围内维持高效电能变换。在所提调制策略下,根据不同工作模式下的等效电路图,分析新型双辅助谐振极逆变器的工作原理、软开关实现条件及参数设计方法。最后,使用IGBT作为开关器件制作一台10k W/16k Hz样机,通过实验验证该逆变器的有效性。

一种辅助谐振变换极软开关电路在UPS中的应用

为实现UPS高频机在高开关频率工作的同时,减低功率开关器件的损耗,辅助谐振变换极软开关(auxiliary resonant commutated pole,简称ARCP)技术可作为解决措施。传统的ARCP电路能够解决主管的软开关,但同时还引入了辅管的关断损耗。因而工作在较高开关频率下系统的整机效率会下降,不能将其应用于实际产品中。本文在传统的基于半桥ARCP软开关电路的基础上,详细介绍了谐振器件设计的关键点并给出了以CPLD为控制核心的辅管驱动逻辑解决方案以解决其零点流关断。最后对某大型UPS进行软开关的软硬件改进,实验证明了应用此电路实现系统"提高频率、不降低效率"的目的。